一种防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法与流程

本发明属于铸件切割，主要涉及一种防止镍基高温合金材料铸件开裂的切割方法。

背景技术：

1、当前国内外都在积极开发高温材料以提高机组蒸汽参数，提高燃煤电厂汽轮机的进气参数可以显著提高发电效率、降低温室气体排放，创造更高经济效益，而影响汽轮机组进气参数最关键因素是关键部件的本身材料。目前世界上先进的、使用最成熟的材料为620℃用cb2材料，如果主蒸汽温度再进一步提高，对材料要求将更加严苛，现有的630～650℃用铁素体耐热钢材料虽然已经研究出marbn、g115等材料，但仍未使用实际项目中生产制造，究其原因还是成本太高、机组效率提高较低，意义不大，并且高温运行稳定性较差，存在安全隐患。现阶段各国正在研究650～700℃用镍基\镍铁基高温合金材料，以求将机组蒸汽温度提高到650～700℃。据初步计算，将蒸汽温度将提高到700℃，机组的供电效率可达到50％～55％，能够极大降低二氧化碳排放及降低煤炭的消耗，经济效益及环保效益明显。但当前的铁镍基高温合金材料尚处于研制阶段，尤其是生产制造过程中还未形成关键控制要点。材料的生产制造成本约在10～15 万/t，出现严重质量问题将带来极大的损失与质量风险，尤其是镍铁基材料铸件在切割过程中如何防止开裂丞待解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，镍铁基材料铸件材质的化学成分重量百分含量为：c≤0.08％、si≤0.3％、p≤0.028％、s ≤0.01％、cr：15.5～16.5％、mo≤0.6％、cu≤0.2％、al：1.3～1.5％、w≤0.6％、ti：1.9～2.1％、b：0.003～0.006％、fe：40～45％，ni：40～45％，其余为zr、 pb、bi、se、sn、ta、n、o、h等微量杂质元素；由于该材质所含的合金元素种类多、复杂，尤其以cr、ni为主，铸件在浇注后缓慢冷却过程中会析出大量有害项，主要以sigma相、m23c6、η相、γ’相为主，其中sigma相析出量占比最大，根据相关模拟软件理论计算，sigma相最大析出量达到30％，实际生产中由于铸件各部位壁厚尺寸不一致，铸件壁厚大部位凝固冷却过程中会更慢，因而 sigma相析出也更多。sigma相析出后会严重削减材料的塑韧性，并且该材料体收缩率较其他材料较大，凝固收缩过程中会产生较大的铸造应力，切割时受热应力作用极易开裂，影响铸件的质量及增加大量返修成本。基于上述情况，本申请针对该新型镍铁基材料通过控制切割过程及各步骤过程参数，以克服现有技术中切割开裂等问题。

2、一种防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，包括以下步骤：

3、打箱：铸件浇注完成后，测量温度在900℃至1100℃范围内进行打箱，该温度范围高于铸件脆性相析出温度区间，并且留有一定的安全余量，放置打箱至进炉过程中温度降低过多，析出较多的脆性相。

4、退火：将打箱后的铸件置于热处理炉中进行退火处理，以改善铸件材料的塑韧性，同时消除铸造应力，为冒口切割提供较好的切割状态。

5、切割：铸件温度降至400℃以下进行冒口切割，切割过程中铸件温度小于 400℃，防止切割过程中切割区域在脆性温度区间停留时间过长，导致铸件发脆开裂。

6、为了更好地实现本发明，退火步骤过程中首先将热处理炉预热至700℃至 750℃，然后将铸件置于热处理炉中进行退火处理，保证铸件高温进炉退火快速升温，防止由于炉子温度低而降低铸件温度，导致脆性相析出，同时还能降低升温过程中的热应力，降低铸件开裂风险。

7、为了更好地实现本发明，退火步骤过程中铸件装入热处理炉的温度大于 700℃，以满足高于铸件脆性相析出的温度范围，防止析出脆性相。

8、为了更好地实现本发明，退火步骤重铸件置于热处理炉中后，先在700℃至 750℃温度范围内保温3h至5h，使铸件整体温度均匀，降低温度差产生热应力；然后采用缓慢升温控制方式，热处理炉升温速率小于等于35℃/h；将铸件升温至1100℃至1200℃之间后进行保温，保温时间为10h至20h，以大幅提高铸件的塑韧性，提高铸件的最佳切割状态。

9、为了更好地实现本发明，退火步骤过程中按照时间10h至20h进行保温后，采取快速冷却措施使铸件的温度快速冷却至400℃以下，再进行切割步骤过程；这样可使铸件退火完成后快速通过脆性区间，使得铸件的温度小于400℃，再进行冒口切割。

10、为了更好地实现本发明，铸件打箱完成后进行落砂处理，落砂时间小于1h，避免铸件温度衰减过多进入脆性区间。

11、为了更好地实现本发明，切割步骤过程中铸件温度保持在400℃以下，切割留量为30mm至50mm，多余留量后续采用小热输入的碳棒+打磨方式进行去除。

12、本申请提供的一种防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，特别涉及一种新型镍铁基材料，改变了现有技术中的切割流程及过程控制参数，提供了完整并且有效的切割方法，严格控制切割各个步骤关键节点的参数值范围，避免铸件经过脆性相析出温度范围，提高铸件的塑韧性，降低应力，防止裂纹产生；其中铸件打箱完成后进行退火处理，以消除铸造应力，为后序进行冒口切割提供较好的切割状态。按照本申请提供的切割方法有效地预防铸件切割开裂，使得铸件制造质量可控，减少返修成本；退火后延伸率显著提高500％左右，塑性改善明显，有效降低开裂风险。

13、

技术特征：

1.一种防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述退火步骤包括，将热处理炉预热至700℃至750℃，然后将铸件置于热处理炉中进行退火处理。

3.根据权利要求2所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述退火步骤包括，铸件装入热处理炉的温度大于700℃。

4.根据权利要求3所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述退火步骤包括，铸件置于热处理炉中后，在700℃至750℃温度范围内保温3h至5h，采用缓慢升温控制方式，将铸件升温至1100℃至1200℃之间后进行保温，保温时间为10h至20h。

5.根据权利要求4所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述退火步骤过程中，热处理炉升温速率小于等于35℃/h。

6.根据权利要求4所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述退火步骤过程中，按照时间10h至20h进行保温后，采取快速冷却措施使铸件的温度快速冷却至400℃以下，再进行切割步骤过程。

7.根据权利要求1所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，铸件打箱完成后进行落砂处理，落砂时间小于1h。

8.根据权利要求1所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述切割步骤包括，切割过程中铸件温度保持在400℃以下。

9.根据权利要求1所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述切割步骤包括，切割留量为30mm至50mm。

10.根据权利要求1所述的防止镍铁基材料铸件开裂的切割方法，其特征在于，所述铸件的化学成分重量百分含量为：c≤0.08％、si≤0.3％、p≤0.028％、s≤0.01％、cr：15.5～16.5％、mo≤0.6％、cu≤0.2％、al：1.3～1.5％、w≤0.6％、ti：1.9～2.1％、b：0.003～0.006％、fe：40～45％，ni：40～45％，其余为微量杂质元素。

技术总结
本发明属于铸件切割技术领域，主要涉及一种防止镍基高温合金材料铸件开裂的切割方法，改变了现有技术中的切割流程及过程控制参数，提供了完整并且有效的切割方法，严格控制切割各个步骤关键节点的参数值范围，避免铸件经过脆性相析出温度范围，提高铸件的塑韧性，降低应力，防止裂纹产生；其中铸件打箱完成后进行退火处理，以消除铸造应力，为后序进行冒口切割提供较好的切割状态。按照本申请提供的切割方法有效地预防铸件切割开裂，使得铸件制造质量可控，减少返修成本；退火后延伸率显著提高500％左右，塑性改善明显，有效降低开裂风险。

技术研发人员：纳学洋,冯周荣,李永新,苏志东,马进,陈婷婷
受保护的技术使用者：共享铸钢有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15